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摘要
随着材料多尺度问题的认识与提高，新材料设计的构效关系已经远远超越了结构-性能关联，而是往更加本质的体系自由度及其耦合机制方向深入拓展。新材料设计需要从材料的量子本质明确其性质来源。介尺度结构的动态演变过程表现出了丰富的量子效应，同时材料中的电荷、自旋、轨道、晶格、缺陷、掺杂等自由度及其耦合是材料丰富功能的本质起源。基于介尺度动态结构演变的思想，建立从“分立结构”到“动态结构”到“多尺度多层次结构”的新材料设计思路，基于多自由度耦合范式建立多自由度耦合、解耦的模型，定性、定量、定位地表达各种相互作用对功能材料性质的贡献，是实现功能新材料量子设计的有效途径。重点论述了介尺度设计功能新材料的最新研究进展，特别集中于团簇、量子点、量子材料、稀土基材料等介尺度调控及其特殊性能。
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单位山东大学; 中国科学院深圳先进技术研究院; 晶体材料国家重点实验室
